专利名称：在ct定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法
技术领域：
本发明涉及一种在计算机断层扫描(Computed Tomography，以下简称CT)的定位像(Topogram，也称Topo像)上设置重建视野(Field of View，以下简称FOV)的方法，特别是涉及一种在CT定位像上沿病人身体左右边界(Contours)自动设置FOV的方法。
背景技术：
一般在CT设备开始系列扫描或者螺旋扫描之前，需要对病人扫一副定位像，以通过该定位像来确定扫描范围以及进行图像重建(ImageReconstruction)的定位。然后利用X射线源对病人的被检查部位进行扫描得到投影数据来进行图像重建从而产生医学图像。
在定位像扫描时，CT设备中作为X射线源的球管位置不变，而病床移动，从而得到定位像。请参阅图1，图中标号110表示的部分为一个典型的定位像100中扫描过的区域，而标号112表示的部分为定位像100中没有扫描过的区域。
在现有技术中，得到该定位像100后，会其上面设置需要扫描的范围以及FOV，用一矩形20表示，在一些特殊的情况下，也可以采用平行四边形表示。其中，沿病人身体60高度方向的边(即矩形的上下边)用于确定扫描范围，利用这个扫描范围，感兴趣的检查部位被包括在扫描和重建图像中，病人的其他部位免于扫描；而沿病人身体宽度方向的边(即矩形的左右边)用于确定FOV，该FOV用于规定图像显示范围，即被检查部位在图像中的显示位置和大小。CT设备将根据上述矩形设定的范围进行随后的系列扫描或者螺旋扫描以及进行图像重建。
从临床需求得知，在许多CT检查中，FOV一般沿着病人身体60的边界62进行设置，以获得最好的显示范围和效果。在现有技术中，扫描范围和FOV都是预先设置在一个固定的位置，其预设的大小是固定的，如图1中矩形20所示；然而接受扫描的病人的身体宽度是各不相同，因此CT设备的操作人员需要在病人的定位像上首先确定扫描范围(即矩形20的上下两条边之间的距离)的大小，然后根据病人身体的宽度大小的实际情况确定FOV的设置范围(即矩形20的左右两条边之间的距离)的大小，以使得FOV的范围刚好包括所述的扫描范围内的所有身体边界。
上述的手动调整FOV的设置具有很大的不足之处，首先，为获得最好的显示范围和效果，FOV的边界应当与病人身体左右边界最外侧的点相切，采取人工调整FOV的边界往往不够精确；其次，采取人工调整FOV的边界需要花费较长的时间，导致整个扫描过程时间的延长，降低了扫描的效率；再次，由于扫描过程时间的延长会增加病人生理和心理上的负担。
发明内容
本发明的目的在于提出一种在定位像上沿身体边界自动设置FOV的方法，用来精确、高效率、快速地设置FOV。
为达到上述目的，本发明提出一种在定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，用来在定位像上确定的一个扫描范围内设置重建视野，其特征在于包括以下步骤a)查找所述定位像上扫描范围内每一扫描行中的最大CT值；b)沿该扫描行从身体外部往内部方向查找CT值为所述的最大CT值的X1倍的点，其中，0＜X1＜0.5，这些点位于身体骨骼上靠近身体边界的位置；c)从步骤b)所述的位于身体骨骼上靠近身体边界的位置的点向身体外部方向查找定位像上该扫描行中的最小CT值；d)从步骤b)所述的位于身体骨骼上靠近身体边界的位置的点向身体外部方向查找CT值为所述的最小CT值的X2倍的点，其中，0.5＜X2＜1，这些点即是该扫描行中位于身体边界上的点；e)重复步骤a)到d)查找到所述扫描范围内的身体边界上的点；以及
f)设置重建视野，使其包含查找到的该扫描范围内身体边界上的点。
其中，步骤b)中的X1选择为0.25时有较好的识别效果；步骤d)中的X2选择为0.75时有较好的识别效果；步骤c)中所述的CT值最小的点位于身体边界的外侧。步骤f)中设置重建视野时，使重建视野的边界与所述扫描范围内身体边界上最外侧的点相切，从而使得重建视野包含该扫描范围内身体边界上所有的点。
当步骤a)中所述的最大的CT值大于一预定的金属CT值时，则认为该扫描行中存在金属，在这种情况下，则使用前一扫描行的边界点作为本扫描行的边界点。
根据本发明的一个实施例，将已扫描区域的最后一扫描行的边界点延长，作为未扫描区域的边界。还可以去除定位像扫描范围的开始和结束区域的少数几行数据以防止线状伪影的产生。
根据本发明的进一步实施例，进一步进行中值滤波，以去掉在查找过程中找到的一些符合条件的离散的点。
当利用上述方法查找到病人身体的边界后，便可以在该定位像上精确、高效率、快速地设置FOV。
图1是现有技术中在CT定位像上手动设置FOV的方法的示意图。
图2是本发明在CT定位像上沿身体边界自动设置FOV的方法的示意图。
具体实施例方式
CT设备的定位像的图像是以不同的灰度来表示的，其反映了人体器官和组织对X射线的吸收程度。在定位像中，黑影表示低吸收区，即低密度区，如肺部；白影表示高吸收区，即高密度区，如骨骼。实际工作中，常使用CT值表示密度的高低，一般地，定位像上空气、脂肪、水、软组织和骨骼的CT值是依次增大的。
本发明中，在定位像上设定扫描范围后，利用病人身体上各部位的CT值存在差异的特性查找病人的身体边界，再将FOV设置在扫描范围内病人的身体边界上，使其与扫描范围内身体的左右边界最外侧的点相切，以获取最好的扫描和图像重建效果，因此，自动设置FOV最主要的任务是在定位像上面准确地找到病人身体的左右边界。
在本发明中，身体边界指的是在定位像中病人身体左右两侧的外轮廓线；扫描范围内的身体边界指的是在设定的扫描范围区域内的所述的定位像中病人身体左右两侧的外轮廓线。
本发明的病人身体的左右边界上的点是沿着病人身体的高度方向逐行查找，其中，查找的范围是在定位像上设定的扫描范围内的区域。一般来说在定位像扫描的开始或者结束区域，线状伪影发生的几率要比中间部分大，因为一般来说人体的边界线不会发生骤变，所以去除开始和结束区域的少数几行数据并不影响本发明查找身体边界的准确性。又因为基本上病人的身体都会显示在定位像的中部，所以在本发明中，图像的每一扫描行将被平均分成左右两个部分，病人身体的左边界上的点和右边界上的点可分别在所述的每一扫描行的左边的部分右边部分里找到。由于查找病人身体左边界和右边界的方法是相同的，因此，以下仅以如何查找左边界为例说明本发明的方法。
请参阅图2，图中，标号210表示的是在定位像200上的扫描过的区域，而标号212表示的是在定位像200上的没有扫描过的区域。本发明查找病人身体左边界包括以下步骤a)查找该定位像200的扫描范围内每一扫描行中的最大CT值，一般来讲，人的身体中CT值最大的点在其骨骼上。
b)沿该扫描行从左往右查找，即从该定位像200上的病人身体60外部往内部方向查找，找到CT值为所述的最大CT值的X1倍的点，其中，0＜X1＜0.5。因为人的身体不同部位和组织的CT值虽然是不同的，但是却存在着比例关系，经过大量的实验得知，所述CT值为所述的最大CT值的0～0.5倍的点是位于身体60骨骼上靠近身体边界的点。在实际的应用中，X1的值取为0.25时的辨识效果比较好。之所以要从病人身体60外部往内部查找是为了能查找到最靠近病人身体60的边界的骨骼上的点，而不是找到靠近病人身体60内部的骨骼上的点。
c)从步骤b)中位于身体骨骼上靠近病人身体60边界的点往左查找，即往病人身体60外部方向查找，以查找到所述的左边部分中的最小CT值。找到的CT值最小的点一般位于病人身体60边界的外侧，其CT值一般为负值。由于在定位像200的扫描过程中，有可能因为某些原因造成某些行没有扫描，或者某一行中的某一部分没有扫描，而这些没有扫描的部分CT值非常小，其不适合用来进行本发明的随后步骤地计算；因此，可以设定一个用来进行比较的阈值Tmin，该Tmin的值设置为高于所述的未扫描的部分的点的CT值，但低于已扫描区行上无物体情况下的CT值，把查找得到的最小CT值与该Tmin进行比较，如果该查找得到的最小CT值比该Tmin小，则不考虑其作为本行的最小CT值。如此一来便排除了将定位像200中扫描范围内由于不确定的原因而未经过扫描过的部分的点作为CT值最小的点的可能。
d)从步骤b)中位于身体骨骼上靠近身体边界的点往左查找，即往病人身体60外部查找，找到CT值为所述的最小CT值的X2倍的点，其中，0.5＜X2＜1。经过大量的实验得知，所述CT值为所述的最小CT值的0.5～1倍的点即是位于病人身体60的边界上的点。在实际的应用中，X2的值取为0.25时的辨识效果比较好。之所以要自步骤b)中位于身体骨骼上靠近身体边界的点往病人身体60外部查找，是因为要保证找到的是位于病人身体60的边界上符合上述CT值条件的点，而不是找到病人身体60内部符合上述CT值条件的点。
e)重复步骤a)到d)查找到所述扫描范围内的身体边界上的点，这些点组成了病人身体60的边界62。
同理，定位像每一扫描行上该病人身体60右边界上的点也可以使用同样的方法找到。从而得到病人身体60的左右两侧的边界，用于随后步骤的重建视野的设置。
进一步地，如果在上述步骤a)中，所述的最大的CT值大于一预定的金属CT值Tmetal，则认为该扫描行中存在金属，在这种情况下，则使用前一扫描行的边界点作为本扫描行的边界点。由于人体的边界一般不会发生突变，所以这种近似处理是合理以及可以接受的。
更进一步地，如果该定位像200中有某些行没有进行扫描，如图中标号212所表示的部分所示，将无法找到该行的边界点，在这种情况下，可以将已经扫描的最后一扫描行的边界点延长，作为这些行的边界64。如此便可使得该病人身体60的边界62连续而且平滑，有利于下一步的FOV设置。
对于侧位定位像的情况，依照上述方法找到的两条边界分别是病人身体前面的边界和病床的边界，而实际需要的却是病人病人身体前面的边界和背面的边界。在这种情况下，由于病人是平躺在病床上接受扫描，其背面的边界几乎呈一与病床边界平行的直线，而X光射线源到病床的距离是固定的，病床的厚度也是固定的，因此，只需要将得到的病床边界朝向病人身体方向平移一定距离便可得到病人背面的边界。
得到病人身体左右边界，或者前面和背面的边界后，可以选择地进行中值滤波，以去掉在查找过程中找到的一些符合步骤c)、d)所述的CT值条件的离散的点。
最后，将FOV设置于扫描范围里的上述左右边界，或者前面和背面的边界上，使得FOV刚好包含这个扫描范围内的所有边界点，即使得FOV的范围与扫描范围内的病人身体60的边界62的最外侧的点相切，以获得最好的图像重建范围和效果，如图2中标号20’所示。在上述FOV的设置过程中，随着扫描范围的调整而动态地设置在上述的与扫描范围内的病人身体60的边界62的最外侧的点相切的位置。
在设定好上述的定位像200上的扫描范围和FOV 20’后，即可据其进行后续的系列扫描或者螺旋扫描。
权利要求
1.一种在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，用来在定位像上确定的一个扫描范围内设置重建视野，其特征在于包括以下步骤a)查找所述定位像上扫描范围内每一扫描行中的最大CT值；b)沿该扫描行从身体外部往内部方向查找CT值为所述的最大CT值的X1倍的点，其中，0＜X1＜0.5，这些点位于身体骨骼上靠近身体边界的位置；c)从步骤b)所述的位于身体骨骼上靠近身体边界的位置的点向身体外部方向查找定位像上该扫描行中的最小CT值；d)从步骤b)所述的位于身体骨骼上靠近身体边界的位置的点向身体外部方向查找CT值为所述的最小CT值的X2倍的点，其中，0.5＜X2＜1，这些点即是该扫描行中位于身体边界上的点；e)重复步骤a)到d)查找到所述扫描范围内的身体边界上的点；以及f)设置重建视野，使其包含查找到的该扫描范围内身体边界上的点。
2.根据权利要求1的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于步骤c)中所述的CT值最小的点位于身体边界的外侧。
3.根据权利要求1的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于当步骤a)中所述的最大的CT值大于一预定的金属CT值时，则认为该扫描行中存在金属，在这种情况下，则使用前一扫描行的边界点作为本扫描行的边界点。
4.根据权利要求1的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于去除定位像扫描范围的开始和结束区域的少数几行数据以防止线状伪影的产生。
5.根据权利要求1的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于进一步进行中值滤波，以去掉在查找过程中找到的一些符合步骤c)、d)所述的CT值条件的离散的点。
6.根据权利要求1至5中任意一项的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于步骤f)中设置重建视野时，使重建视野的边界与所述扫描范围内身体边界上最外侧的点相切。
7.根据权利要求1至5中任意一项的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于步骤b)中的X1选择为0.25。
8.根据权利要求6的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于步骤b)中的X1选择为0.25。
9.根据权利要求1至5中任意一项的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于步骤d)中的X2选择为0.75。
10.根据权利要求6的在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，其特征在于步骤d)中的X2选择为0.75。
全文摘要
本发明涉及一种在CT定位像上沿身体边界自动设置重建视野的方法，使得重建视野刚好包含定位像上扫描范围内的所有边界上的点。本方法在查找时从身体骨骼上靠近身体边界的点向外部方向查找，并利用CT值的比较来提取病人身体的边界。本发明方法可以用来精确、高效率、快速地设置重建视野。
文档编号A61B6/03GK1887229SQ200510080218
公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者徐晓东, 陈马浩, 赵峰 申请人:西门子(中国)有限公司